Fiecare element are un număr unic de protoni, notat prin numărul său atomic și poziția sa în tabelul periodic. Pe lângă protoni, nucleele tuturor elementelor, cu excepția hidrogenului, conțin și neutroni, care sunt particule neutre din punct de vedere electric cu aceeași masă ca și protonii. Numărul de protoni din nucleul unui anumit element nu se schimbă niciodată, sau ar deveni un element diferit. Numărul de neutroni se poate schimba, totuși. Fiecare variație a numărului de neutroni din nucleul unui anumit element este un izotop diferit al acelui element.
Cum se indică izotopii
Cuvântul „izotop” provine din cuvintele grecești isos (egal) și topos (loc), care înseamnă că izotopii unui element ocupă același loc în tabelul periodic, chiar dacă au mase atomice diferite. Spre deosebire de numărul atomic, care este egal cu numărul de protoni din nucleu, masa atomică este masa tuturor protonilor și a neutronilor.
O modalitate de a desemna un izotop este de a scrie simbolul elementului urmat de un număr care denotă numărul total de nucleoni din nucleul său. De exemplu, un izotop de carbon are 6 protoni și 6 neutroni în nucleul său, deci îl puteți denumi drept C-12. Un alt izotop, C-14, are doi neutroni în plus.
O altă modalitate de a indica izotopii este cu indicii și superindiciile înaintea simbolului elementului. Folosind această metodă, ați indica carbon-12 ca. 126C și carbon-14 ca. 146C. Indicele este numărul atomic, iar indicele este masa atomică.
Masa atomică medie
Fiecare element care apare în natură are mai multe forme izotopice, iar oamenii de știință au reușit să sintetizeze multe altele în laborator. În total, există 275 de izotopi ai elementelor stabile și aproximativ 800 de izotopi radioactivi. Deoarece fiecare izotop are o masă atomică diferită, masa atomică listată pentru fiecare element din tabelul periodic este o medie a maselor tuturor izotopilor ponderată cu procentul total al fiecărui izotop care apare în natură.
De exemplu, în forma sa de bază, nucleul de hidrogen este format dintr-un singur proton, dar există doi izotopi naturali, deuteriul (21H), care are un proton și tritiu (31H), care are două. Deoarece forma care nu conține protoni este de departe cea mai abundentă, masa atomică medie a hidrogenului nu este mult diferită de 1. Este 1.008.
Izotopi și radioactivitate
Atomii sunt cei mai stabili atunci când numărul de protoni și neutroni din nucleu este egal. Adăugarea unui neutron suplimentar nu afectează adesea această stabilitate, dar atunci când adăugați doi sau mai mulți, energia de legare care menține nucleonii la un loc poate să nu fie suficient de puternică pentru a le menține. Atomii aruncă neutronii suplimentari și împreună cu ei, o anumită cantitate de energie. Acest proces este radioactivitatea.
Toate elementele cu numere atomice mai mari de 83 sunt radioactive din cauza numărului mare de nucleoni din nucleele lor. Când un atom pierde un neutron pentru a reveni la o configurație mai stabilă, proprietățile sale chimice nu se modifică. Cu toate acestea, unele dintre elementele mai grele pot arunca un proton pentru a obține o configurație mai stabilă. Acest proces este transmutație, deoarece atomul se transformă într-un element diferit atunci când pierde un proton. Când se întâmplă acest lucru, atomul care suferă modificarea este izotopul părinte, iar cel rămas după dezintegrarea radioactivă este izotopul fiică. Un exemplu de transmutație este decăderea uraniului-238 în toriu-234.